Prof. dr hab. inż. Ludomira Granicka - Kierownik Pracowni   Dr inż. Monika Drabik Dr Anna Grzeczkowicz Dr inż. Angelika Kwiatkowska Dr Agata Lipko Mgr Witold Średnicki

Temat: Nanobiosystemy do regulacji procesów biologicznych dla celów terapeutycznych

Obszar badawczy:
Inżynieria nanobiomateriałowa, nanohybrydowe układy do regulacji procesów biologicznych

W Pracowni wykorzystuje się i rozwija nowoczesne techniki inżynierii nanobiomateriałowej w systemach regulacji procesów biologicznych dla wspomagania lub zastępowania funkcji tkanek lub narządów albo działania przeciwnowotworowego.

Prace są realizowane w aspektach:
a) konstrukcji ukierunkowanych systemów dostarczania czynników terapeutycznych lub przeciwnowotworowych;
b) projektowania układów zbudowanych z nanoelementów o działaniu przeciwdrobnoustrojowym do współpracy z komórkami eukariotycznymi;
c) zastosowania nanobiomateriałów w układach do wspomagania ukierunkowanego wzrostu komórek eukariotycznych.

Wiąże się to m. in. ze sporządzaniem i charakteryzowaniem materiałów, przejawiających wysoki potencjał aplikacyjny pod kątem późniejszego ich zastosowania w nanoukładach przeznaczonych m. in. do uwalniania czynnika terapeutycznego. W ramach charakterystyki biomateriałów szczególne miejsce zajmuje badanie biozgodności przy zastosowaniu standaryzowanych przez nas metod. Ponadto, prowadzone są prace wykorzystujące immobilizację materiału biologicznie aktywnego w membranach. Pośród stosowanych przez nas technik wymienić należy bioenkapsulację, w tym zarówno nanoenkapsulację jak i makroenkapsulację oraz mikroenkapsulację.

Realizowane w Pracowni programy badań dotyczyły m. in. efektywnego nanoopłaszczania materiału biologicznego dla celów immunoizolacji z uwzględnieniem sztucznej trzustki, poza tym analizy wpływu czynników produkowanych przez im mobilizowane mikroorganizmy na komórki eukariotyczne. Ostatnio prowadzone są prace obejmujące konstrukcję wielowarstwowych układów nanokompozytowych służących do wspomagania gojenia trudno-gojących się ran.

W prowadzonych badaniach wykorzystywane są m. in.: mikroskopia konfokalna, mikroskopia sił atomowych, spektroskopia, skaningowa mikroskopia elektronowa, a także cytometria przepływowa oraz mikroskopia z fluorescencją.

Słowa kluczowe: bioenkapsulacja, immobilizacja, membrana, nanocząstki metaliczne, nanosystem, biozgodność, terapia przeciwnowotworowa, działanie antybakteryjne, działanie przeciwwirusowe, gojenie trudno-gojących się ran, nanobiomateriał.

Widok w mikroskopie elektronowym mikroorganizmów (zaznaczone żółtym kółkiem)
znajdujących się w strukturze membrany przeznaczonej do immunoizolacji mikroorganizmów (x5k)

Widok w mikroskopie elektronowym nanocienkiej warstwy polielektrolitowej
na suporcie z adherującymi komórkami WEHI 164

Widok w mikroskopie konfokalnym komórek bakteryjnych nanoenkapsulowanych
w powłoce z inkorporowaną transferyną z przyłączonym przeciwciałem znakowanym
fluorochromem skierowanym przeciwko transferynie.

Wyróżnienia i Nagrody:

• Dr inż. Monika Drabik: II Nagroda Dyrektora Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza Polskiej Akademii Nauk dla Młodego Pracownika Naukowego za wyniki prac naukowych w roku 2021 (wręczono 30 września 2022 r.).
• Dr Anna Grzeczkowicz: Wyróżnienie Dyrektora Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza Polskiej Akademii Nauk dla Młodego Pracownika Naukowego za wyniki prac naukowych w roku 2021 (wręczono30 września 2022 r.).

Wybrane publikacje z listy JCR z ostatnich 10 lat

1. Kwiatkowska A., Wierzchowski K., Lipko A., Grzeczkowicz A., Antosiak-Iwańska M., Drabik M., Strawski M., Nowak B., Pilarek M., Granicka L.H.: Albumin-derived perfluorodecalin-based hybrid systems with developed effective surfaces aimed at biomedical application. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2024;694:134157. doi:10.1016/j.colsurfa.2024.134157.
2. Miłek, T.; Grzeczkowicz, A.; Lipko, A.; Mesjasz, M.; Oklesiński, L.; Kwiatkowska, A.; Strawski, M.; Drabik, M.; Granicka, L.H. An Oxygenated Layer Coating to Enhance the Healing Process of Non-Healing Wounds—A Case Report. Appl. Sci. 2024, 14, 11200. doi.org/10.3390/app142311200
3. Lipko, A.; Grzeczkowicz, A.; Antosiak-Iwańska, M.; Strawski, M.; Drabik, M.; Kwiatkowska, A.; Godlewska, E.; Granicka, L.H.: Polyelectrolyte Platforms with Copper Nanoparticles as a Multifunctional System Aimed at Healing Process Support. Processes, 2024;12:512. doi: 10.3390/pr12030512.
4. Kwiatkowska A., Granicka LH. Anti-Viral Surfaces in the Fight against the Spread of Coronaviruses. Membranes, 2023;13:464. doi: 10.3390/membranes13050464.
5. Miłek, T.; Grzeczkowicz, A.; Lipko, A.; Oleksinski, L.; Kwiatkowska, A.; Strawski, M.; Drabik, M.; Stachowiak, R.; Goliszewski, J.; Granicka, L.H. A Functionalized Membrane Layer as Part of a Dressing to Aid Wound Healing. Membranes, 2022;12:936. doi: 10.3390/ membranes12100936.
6. Grzeczkowicz, A.; Lipko, A.; Kwiatkowska, A.; Strawski, M.; Bącal, P.; Więckowska, A.; Granicka, L.H. Polyelectrolyte Membrane Nanocoatings Aimed at Personal Protective and Medical Equipment Surfaces to Reduce Coronavirus Spreading. Membranes, 2022;12:946. doi: 10.3390/ membranes12100946.
7. A. Kwiatkowska, M. Drabik, A. Lipko, A. Grzeczkowicz, R. Stachowiak, A. Marszalik, L.H. Granicka. Composite Membrane Dressings System with Metallic Nanoparticles as an Antibacterial Factor in Wound Healing; Membranes (Basel), 2022;12(2):215 doi: 10.3390/membranes12020215
8. A. Grzeczkowicz, A. Kwiatkowska, M. Drabik, L. Granicka: Nanoencapsulation of neuronal cells for cryopreservation purposes. Desalination and Water Treatment, 2021; 1-11; doi: 10.5004/dwt.2021.26655.
9. M. Drabik, A. Grzeczkowicz, P. Bącal, A. Kwiatkowska, M. Strawski, M. Antosiak-Iwańska, B. Kazimierczak, Ewa Godlewska and Ludomira H. Granicka: Nanocomposite Membrane Scaffolds for Cell Function Maintaining for Biomedical Purposes. Nanomaterials, 2021, 11, 1094. https://doi.org/10.3390/nano11051094.
10. A. Grzeczkowicz, M. Drabik, A. Lipko, P. Bącal, A. Kwiatkowska, Kazimierczak B., and L.H. Granicka: A Composite Membrane System with Gold Nanoparticles, Hydroxyapatite, and Fullerenol for Dual Interaction for Biomedical Purposes. Membranes, 2021; 11(8): 565. https://doi.org/10.3390/membranes11080565.
11. Drabik, M.; Grzeczkowicz, A.; Bącal, P.; Kwiatkowska, A.;Strawski, M.; Antosiak-Iwańska, M.;Kazimierczak, B.; Godlewska, E.;Granicka, L.H. Nanocomposite Membrane Scaffolds for Cell Function Maintaining for Biomedical Purposes. Nanomaterials, 2021; 11,1094. https://doi.org/10.3390/nano11051094
12. A. Grzeczkowicz, A. Kwiatkowska, M. Drabik, L. Granicka Nanoencapsulation of neuronal cells for cryopreservation purposes. Desalination and Water Treatment, 2021; 214:135–145
13. M. Antosiak-Iwańska, P. Bącal, B. Kazimierczak, A. Kwiatkowska, E. Godlewska, A. Grzeczkowicz, R. Stachowiak, J. Bielecki, L.H. Granicka. Polyelectrolyte Membrane with Hydroxyapatite and Silver Nanoparticles as a Material for Modern Wound Dressings. J Biomed Nanotechnol. 2020;16(5):702-714. doi: 10.1166/jbn.2020.2907.
14. A. Trusek, E. Kijak, L. Granicka: Graphene oxide as a potential drug carrier – chemical carrier activation, drug attachment and its enzymatic release. Materials Science & Engineering C, 2020;116:111240; https://doi.org/ 10.1016/j.msec.2020.111240.
15. Dybowska-Sarapuk L., Weronika Sosnowicz, Jakub Krzeminski, Anna Grzeczkowicz, Ludomira H. Granicka, Andrzej Kotela and Malgorzata Jakubowska: Printed Graphene Layer as a Base for Cell Electrostimulation—Preliminary Results. Int. J. Mol. Sci., 2020; 21(21), 7865; doi:10.3390/ijms21217865.
16. A. Grzeczkowicz, J. Gruszczyńska-Biegala, M. Czeredys, A. Kwiatkowska, M. Strawski, M. Szklarczyk, M. Koźbiał, J. Kuźnicki, L. H. Granicka: Polyelectrolyte membrane scaffold sustains growth of neuronal cells. J Biomed Mater Res Part A, 2019; 107(4):839-850.
17. A. Kwiatkowska, L. H. Granicka, A. Grzeczkowicz, R. Stachowiak, P. Bącal, K. Sobczak, M. Darowski, M. Kozarski, J. Bielecki: Gold nanoparticle-modified poly(vinyl chloride) surface with improved antimicrobial properties for medical devices. J. Biomed. Nanotechnol. 2018;14: 922-932.
18. A. Kwiatkowska, L. H. Granicka, A. Grzeczkowicz, R. Stachowiak, M. Kamiński, Z. Grubek, J. Bielecki, M. Strawski, M. Szklarczyk: Stabilized nanosystem of nanocarriers with an immobilized biological factor for anti-tumor therapy. PlosOne, 2017; doi. 10.1371/ journal.pone.0170925.
19. Marcin Strawski, Ludomira H. Granicka, Marek Szklarczyk: Redox properties of polyelectrolyte multilayer modified electrodes: a significant effect of the interactions between the polyelectrolyte layers in the films. Electrochimica Acta, 2017; 226: 121–131.
20. A. Kwiatkowska, L. Granicka, A. Grzeczkowicz, A. Chwojnowski, C. Wojciechowski, Nano-thin polielectrolytes layers for biotechnological applications. Desalination and Water Treatment, 2017; 64: 260-265.
21. A. Grzeczkowicz, L. H. Granicka, I. Maciejewska, M. Strawski, M. Szklarczyk, M. Borkowska: The experimental study of the performance of nano-thin polyelectrolyte shell for dental pulp stem cells immobilization. J. Nanosci. Nanotechnol. 2015;15, 9531-9538.
22. Alicja Mackiewicz, Anna Grzeczkowicz, Ludomira Granicka, Magdalena Antosiak-Iwańska, Ewa Godlewska, Dariusz Gozdowski, Dorota Olczak-Kowalczyk: Cytotoksyczność materiału Nanocare Gold® w badaniu in vitro – badanie pilotażowe (Cytotoxicity of Nanocare Gold® in In Vitro Assay – Pilot Study). Dent. Med. Probl. 2015; 52, 2, 167–174.
23. M. Borkowska, A. Grzeczkowicz, M. Strawski, J. Kawiak, M. Szklarczyk, L. H. Granicka: Performance and detection of nano-thin polyelectrolyte shell for cell coating. J Nanopart Res, 2014; 16 (7): art. no. 2488.
24. Ludomira H. Granicka: Nanoencapsulation of Cells Within Multilayer Shells for Biomedical Applications. J Nanosci Nanotechnol, 2014;14, 705–716.
25. L. H. Granicka, M. Borkowska, A. Grzeczkowicz, R. Stachowiak, M. Szklarczyk, J. Bielecki, M. Strawski: The targeting nanothin polyelectrolyte shells in system with immobilized bacterial cells for antitumor factor production. J Biomed Mater Res A, 2014; 102 (8): 2662-2668.

Wybrane patenty

1. L. Granicka, A. Grzeczkowicz, A. Kwiatkowska: Układ membranowy do miejscowej ukierunkowanej immobilizacji komórek oraz sposób jego wytwarzania, Patent RP nr 236035; 2020.
2. L. Granicka, M. Borkowska, A. Grzeczkowicz, Radosław Stachowiak, Jacek Bielecki: Membrana polielektrolitowa do izolacji mikroorganizmów, Gram (-) i Gram (+) oraz sposób jej wytwarzania. Patent RP nr 226841; 2017.
3. L. Granicka, A. Grzeczkowicz, M. Borkowska: Układ membranowy do miejscowej immobilizacji komórek oraz sposób jego wytwarzania. Patent RP nr 225257; 2017.